预应力锚索工程施工设计方案.docx
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预应力锚索工程施工设计方案
1编制依据
1.1岩土工程勘察报告
“珠海市横琴新区珠海横琴美丽之冠梧桐树大厦基坑工程岩土工程勘察报告（详勘）”（建研地基基础工程有限责任公司，2011年9月13日）。
1.2相关设计图纸
“美丽之冠珠海横琴梧桐树大厦基坑支护工程施工图”（建研地基基础工程有限责任公司，2011年11月25日）。
1.3施工组织设计文件
“美丽之冠珠海横琴梧桐树大厦东侧、南侧基坑支护、降排水工程施工组织设计”（建研地基基础工程有限责任公司，2012年2月16日）。
1.4相关技术规范
1、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；
2、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）；
3、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；
4、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；
5、《锚索喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；
6、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）；
7、《建筑施工场界噪音限值》（GB12523-90）；
8、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；
9、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
10、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；
11、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。
1.5国家、地方有关法规
1、《中华人民共和劳动法》（1995年1月1日起施行）；
2、《建设工程安全生产管理条例》（2004年2月1日起施行）；
3、《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月26日起施行）；
4、《中华人民共和国固体废物污染防治法》（1996年4月1日起施行）；
5、《中华人民共和国环境噪声污染防治法》（1997年3月1日起施行）；
6、《中华人民共和国节约能源法》（1998年1月1日起施行）；
7、《中华人民共和国水污染防治法》（1984年11月1日起施行）；
8、《中华人民共和国建筑法》（1998年3月1日起实施）；
9、《中华人民共和国合同法》（1999年10月1日起实施）；
10、《中华人民共和国安全生产法》（2002年11月1日起实施）；
11、《建设工程质量管理条例》（2004年2月1日起实施）；
12、《建设项目环境保护管理条例》（1998年11月18日起施行）。
1.6建研地基基础工程有限责任公司管理体系
建研地基基础工程有限责任公司管理体系文件。
2工程概况
2.1工程概况
美丽之冠珠海横琴梧桐树大厦项目总用地面积为25079.31m2，总建筑面积为158810.13m2，其中地上建筑面积为100317.24m2，地下室建筑面积为58492.89m2，建筑容积率4.0，建筑密度25.73%，绿化率30%。
拟建主体建筑由两座极具创意、象征梧桐树的建筑组成，包括1栋19层七星级酒店与1栋38层商务办公楼，七星级酒店建筑高度为99.9m；最大建筑高度为122.2m；商务办公楼建筑高度为142.4m；最大建筑高度为149.9m。
沿地下建筑范围设有3层地下室，地下室基坑开挖深度约16.30m（从现地面起算）。
拟建场地位于横琴新区口岸服务区。
场地东侧为十字门水道，与对面澳门特别行政区威尼斯酒店直距约500m；场地南侧为珠海横琴总部大厦项目用地；场地西侧为空地或鱼塘,为洲际航运大厦和蓝琴金融大厦用地；场地北侧为珠海宝塔石化横琴项目用地。
场地原始地貌单元属滨海平原地貌，原地势低洼，后经人工填土抬高，现地形较为平坦，仅场地西南角鱼塘处地势稍低。
场地标高在2.33～3.25m，平均2.76m。
2.2工程地质条件
2.2.1岩土体划分依据和划分结果
根据勘察报告钻探揭露，按岩性、地质年代和成因类型来划分，基坑周边场地内土（岩）层自上而下共分5大层，详见下表。
勘察区岩土层一览表
分类
成因类型
地层代号
分层代号
岩性
土层
人工填土
Q4ml
①1
素填土
①2
冲填砂
①3
块石填土
海相沉积
Q4m
②
淤泥
海陆交互
相沉积
Q4mc
③1
粘土
③2
淤泥质土
③3
砾砂
③4
粉质粘土
残积层
Qel
④
砾质粘性土
岩层
燕山第三期侵入岩
γ52-3
⑤1
全风化花岗岩
⑤2
强风化花岗岩
2.2.2各岩土层性质和产状
人工填土层（Q4ml）
①1素填土
浅灰色、灰褐色，主要由粘性土和少量石英质砂粒组成，局部含少许岩石碎块和较多的石英砂粒，顶部含少量植物根系。
稍湿，欠压实。
该层主要分布于基坑南侧及东侧南部，其余地段仅零星分布，共计16个钻孔均有揭露，厚度0.80～3.80m，平均2.01m，层底标高为-0.93～1.81m。
①2冲填砂
浅灰色、灰黑色、灰黄色，为石英粉细砂冲填而成，含少量淤泥及贝壳碎屑，局部粘粒含量较高。
很湿～饱和，松散。
该层主要分布于基坑北侧和西侧北部，分布较连续，分别于BK11～BK14、BK15～BK21、BK24和ZK4号钻孔有揭露，厚度1.70～4.20m，平均1.70m，层底标高为-1.46～1.34m。
①3块石填土
灰白色、浅灰色，主要由微风化花岗岩石块和少量粘性土回填而成，岩石碎块径一般5～30cm，个别达50cm以上。
稍湿，结构疏松。
该层主要分布基坑西侧南部，仅BK22和BK23号钻孔有揭露，厚度1.30～1.90m，平均1.60m，层底标高为1.05～1.71m。
海相沉积层（Q4m）
②淤泥
浅灰、灰黑色，刀切面光滑，质较纯，富含有机质，闻有臭味，含少许贝壳碎片及石英细砂，局部钻孔顶部石英细砂含量高。
饱和，流塑。
该层沿基坑周边分布连续，各钻孔均有揭露，厚度9.15～18.00m，平均12.38m，层底标高为-18.41～-9.47m。
海陆交互相沉积层（Q4mc）
③1粘土
该层主要以粘土产出，局部以粉质粘土产出，褐黄色、褐红色混杂灰白色，刀切面光滑～稍粗糙，局部含少量石英砂粒，韧性与干强度中等，无摇震反应。
湿，可塑～硬塑。
该层沿基坑周边分布连续，各钻孔均有揭露，厚度1.10～23.60m，平均10.41m，层底标高为-38.10～-11.20m。
③2淤泥质土
灰黑色、深灰色，富含有机质，具腐臭味，手捏滑腻，刀切面光滑，含少量石英砂，偶见腐木碎屑。
饱和，流塑。
该层沿基坑周边场地内分布零星，连续性较差，多以透镜体产于粉质粘土层（③1）和砾砂层（③3）中，共计17个钻孔有揭露，厚度0.70～8.70m，平均4.45m，层底标高为-46.09～-15.09m。
③3砾砂
灰白色、褐黄色、棕红色，颗粒矿物成份主要为石英和长石，次棱角状，含少量粘粒，局部粘粒含量较高，局部地段见大量石英碎石及角砾，级配良好，分选性差。
饱和，稍密～中密。
该层沿基坑周边分布连续，各钻孔均有揭露，多数钻孔尚未揭穿，揭露厚度1.40～27.30m，平均12.52m，层底标高为-56.39～-21.14m。
③4粉质粘土
褐黄色、褐红色混杂灰白色，刀切面光滑～稍粗糙，局部含少量石英砂粒，韧性与干强度中等，无摇震反应。
湿，可塑～硬塑。
该层沿基坑周边场地仅少数钻孔有揭露，局部以透镜体产于砾砂层（③3）中，共计16个钻孔有揭露，揭露厚度1.80～14.40m，平均6.24m，层顶标高为-56.39～-35.01m。
残积层（Qel）
④砾质粘性土
褐红色、肉红色、褐黄色，为花岗岩风化残积土，组份以粘性土和石英砾砂为主，砾砂含量大于20%，原岩花岗结构已破坏。
很湿，硬塑。
该层沿基坑周边场地仅8个钻孔有揭露，揭露厚度4.10～8.10m，平均5.63m，层顶标高为-63.16～-48.46m。
燕山三期花岗岩（γ52-3）
⑤1全风化花岗岩
褐红色、灰白色，岩芯土柱状，原岩花岗结构尚可辨，组份为粘性土与石英砾砂。
很湿，硬塑。
该层沿基坑周边场地仅4个钻孔有揭露，揭露厚度4.30～8.70m，平均6.73m，层顶标高为-69.46～-64.95m。
⑤2强风化花岗岩
褐黄色、灰褐色，岩芯为半岩半土状，原岩花岗结构清晰可辨，风化裂隙发育，见铁质侵染，干钻难钻进。
该层沿基坑周边场地仅4个钻孔有揭露，揭露厚度6.80～9.18m，平均8.08m，层顶标高为-74.83～-73.65m。
各岩土层特征、产状详见工程地质剖面图和钻孔柱状图。
2.2.3岩土层物理力学性质统计
详见“珠海市横琴新区珠海横琴美丽之冠梧桐树大厦基坑工程岩土工程勘察报告（详勘）”（建研地基基础工程有限责任公司，2011年9月13日）。
2.3场区地下水条件
场地地下水主要赋存于冲填砂层（①2）和海陆交互相沉积的砾砂层（③3）中，为孔隙水；残积土孔隙、花岗岩风化带裂隙中还分别赋存孔隙水及基岩网状风化裂隙水，微具承压性。
此外，素填土层（①1）和块石填土层（①3）赋存上层滞水。
场地上部冲填砂层（①2）为中等透水层，为场地主要含水层，富水性中等～丰富，下部砾砂层（③3）属强透水层，富水性丰富；素填土层（①1）和块石填土层（①3）属弱透水层，富水性属贫乏～中等；场地其余各土（岩）层均属微～弱透水层，富水性贫乏。
场地上部冲填砂层（①2）与地表水水力联系强，受其下部淤泥层（②）、粘土层（③1）和淤泥质土层（③2）阻隔，与砾砂层（③3）水力联系弱。
场地下部砾砂层（③3）受上部淤泥层（②）、粘土层（③1）和淤泥质土层（③2）阻隔与地表水水力联系弱，与下部花岗岩风化带有粘土层（③4）和砾质粘性土层（④）阻隔，水力联系亦较弱。
地下水主要补给来源为大气降水、地表水入渗和临近山体越流补给，并以垂直蒸发和潜流的形式向外排泄。
勘察期间测得场地地下水位埋深0.00m～1.40m，平均0.42m，相应标高1.31m～3.04m，平均2.35m。
2.4主要施工作业内容
根据“珠海横琴国开梧桐树大厦基坑工程施工图”及“美丽之冠珠海横琴梧桐树大厦东侧、南侧基坑支护、降排水工程施工组织设计”之要求，本工程预应力锚索施工主要作业内容为：
1、钻机成孔；
2、一次注浆；
3、二次高压劈裂注浆；
4、预应力锚索张拉及锁定。
3预应力锚索方案设计
3.1设计参数
3.1.11-1剖面
锚索设计参数
编号
标高
（m）
间距
（m）
倾角
（度）
钢绞线
（束）
自由段长度（m）
锚固段长度（m）
总长度（m）
预加力
（kN）
承载力设计值（kN）
1
-3.4
1.5
40
4
10.0
37.0
47.0
220
535
2
-7.4
1.5
40
3
7.0
32.0
39.0
240
465
3
-10.1
1.5
40
3
6.0
28.0
34.0
225
450
4
-12.7
1.5
40
2
5.0
20.0
25.0
185
295
3.1.22-2剖面
锚索设计参数
编号
标高
（m）
间距
（m）
倾角
（度）
钢绞线
（束）
自由段长度（m）
锚固段长度（m）
总长度（m）
预加力
（kN）
承载力设计值（kN）
1
-3.4
1.5
40
4
10.0
31.0
41.0
220
500
2
-7.1
1.5
40
3
8.0
24.0
32.0
220
400
3
-9.8
1.5
40
3
7.0
19.0
26.0
200
360
4
-12.5
1.5
40
2
6.0
13.0
19.0
175
270
3.1.33-3剖面
锚索设计参数
编号
标高
（m）
间距
（m）
倾角
（度）
钢绞线
（束）
自由段长度（m）
锚固段长度（m）
总长度（m）
预加力
（kN）
承载力设计值（kN）
1
-3.4
1.5
40
4
12.5
32.0
44.5
200
565
2
-7.4
1.5
40
4
10.0
31.0
41.0
230
640
3
-10.1
1.5
40
3
8.0
24.5
32.5
230
510
4
-12.7
1.5
40
2
6.0
18.0
24.0
220
320
3.1.44-4剖面
锚索设计参数
编号
标高
（m）
间距
（m）
倾角
（度）
钢绞线
（束）
自由段长度（m）
锚固段长度（m）
总长度（m）
预加力
（kN）
承载力设计值（kN）
1
-3.4
1.5
40
4
10.0
33.0
43.0
200
515
2
-7.4
1.5
40
4
8.0
31.0
39.0
250
560
3
-10.1
1.5
40
3
7.0
20.0
27.0
200
365
4
-12.7
1.5
40
2
6.0
13.5
19.5
180
255
3.1.55-5剖面
锚索设计参数
编号
标高
（m）
间距
（m）
倾角
（度）
钢绞线
（束）
自由段长度（m）
锚固段长度（m）
总长度（m）
预加力
（kN）
承载力设计值（kN）
1
-3.4
1.5
40
4
9.0
30.0/32.0
39.0/41.0
220
400
2
-7.4
1.5
40
3
7.0
25.0/27.0
32.0/34.0
200
360
3
-10.1
1.5
40
3
6.0
24.0
30.0
200
375
4
-12.7
1.5
40
2
5.0
19.0
24.0
170
255
3.2施工难点及措施
场地由于存在淤泥、淤泥质土、砾砂等对锚索成孔影响较大的土层，为了保证锚索施工质量，本工程锚索施工采用套管跟进施工工艺。
4施工部署
4.1主要施工设备
主要施工设备及用电量
序号
设备名称
数量
状态
功率
用电量
1
锚索
施工
锚索钻机
2台
良好
50kW/台
185kW
注浆泵
2台
良好
10kW
搅浆机
2台
良好
5kW
张拉设备
1套
良好
5kW
电焊机
2台
良好
25kW
4.2能源使用计划
电的使用计划
序号
施工工序
用电量（kW）
1
锚索施工
185
4.3资源使用计划
4.3.1水资源使用计划
水资源使用计划
序号
施工工序
用水量（m3）
1
锚索施工
2000
4.3.2主要施工材料试验计划
施工材料、试件取样试验计划
序号
材料
取样要求及数量
取样时间
1
钢绞线
进场后每验收批随机抽样1组
使用前随机抽检
2
水泥
进场后每验收批随机抽样1组
使用前随机抽检
4.4劳动防护用品配备计划
主要劳动防护用品配备计划表
序号
劳动防护用品名称
数量
状态
备注
1
安全帽
20个
合格
所有作业工人
2
绝缘鞋
2双
合格
电工、电焊工
3
绝缘手套
2副
合格
电工、电焊工
4
电焊帽
2个
合格
电焊工
5
防尘口罩
20个
合格
后台搅拌工
6
防尘眼镜
20副
合格
后台搅拌工
4.5主要劳动力计划
主要劳动力计划
序号
施工项目
岗位
人员数量
4
锚索施工
机械操作工
4
电工
1
力工
25
合计
30
4.6相邻地块开挖与支护施工的衔接
本工程项目与“华融”项目、“蓝琴”项目相邻，项目之间互相制约。
为此，建设方及设计施工方需就项目之间衔接进行协调：
1、两项目的土方开挖相邻部位高差需满足珠海建筑主管部门的要求;
2、复核并确定两项目交接处支护桩位置衔接及桩间土的处理；
3、确定两项目相邻位置桩间锚索和腰梁的施工；
4、确定两项目冠梁施工连接方式。
5施工工艺和技术要求
5.1工艺流程
本工程锚索施工采用套管跟进施工工艺，其工艺流程见下图
锚索施工工艺流程图
5.2技术要求
5.2.1成孔
成孔工艺采用套管跟进有水作业钻进法。
钻进时，先启动水泵，使冲洗液（泥浆）从钻杆中心流向孔底，在一定水压力（0.15～0.30Mpa）下，水流携带钻削下来的土屑从钻杆与套管的孔隙处排出。
钻进时要不断供浆冲洗，始终保持孔口水位，并根据地质条件控制钻进速度，一般以300～400mm/min为宜，在钻进过程中随时注意速度，压力及钻杆的平直，待钻至规定深度后，继续用泥浆反复冲洗钻孔中的泥砂。
钻机就位后，要按照设计要求校正孔位的垂直、水平和角度偏差，孔壁要平直，以便安放杆体和注浆。
5.2.2清孔
由于锚索采用大角度，钻机钻孔施工完成后，孔内残留有大量的泥浆、泥皮和沉渣，如果清理不干净、不彻底，会严重降低预应力锚索的锚固力。
淸孔质量是保证锚索质量的关键，要求成孔孔壁平直，孔内不得有塌陷和松动，基本完全清除孔内沉渣。
5.2.3锚索安装
锚索按其设计结构构造由专人加工，要求顺直。
淸孔完成后尽快地安设锚索，以防止钻孔坍陷。
为将锚索安放在钻孔内的中心，防止自由段产生过大的挠度和插入钻孔时不搅动孔壁，并保证拉杆有足够的水泥浆保护层，沿杆体轴线方向每隔2.0m设置一个定位器。
插入锚索拉杆时应将灌浆管（共两条管，一条为常压注浆管，注浆完后可以拔出重复使用；另一条为二次高压劈裂注浆管，管头密封，在锚固段范围内的管身上加工一些出浆孔，间距约为1.5m，开孔处的外部用橡胶圈盖住，胶管孔径不小于25mm，钢管孔径不小于20mm。
），与拉杆绑在一起同时插入孔内，放至距孔底保持50cm，通常要求清孔后，立即插入锚索，插入时将拉杆有定位支架的一面向下方。
为保证非锚固段拉杆可以自由伸长，杆体自由段应用塑料布或塑料管包裹，与锚固体连接处用铅丝绑牢。
安放锚索时，应将杆体顺直，缓慢插入孔中，不得搅动土壁。
杆体插入孔内深度满足锚索的设计长度，杆体安放后不得随意敲击，不得悬挂重物。
5.2.4灌浆
灌浆是预应力锚索施工中的一道关键工序，必须认真进行，并作好记录。
灌浆材料采用纯水泥浆。
水泥采用设计要求的品种和水灰比，其流动度要适合泵送。
注浆浆液搅拌均匀，随搅随用，浆液在初凝前用完，并严防石块和杂物等混入。
注浆作业开始时或中途停止超过10min以上，宜用水或稀水泥浆润滑浆泵及管路。
灌浆方法分两次完成：
第一次为常压灌浆，第二次为高压劈裂注浆。
第一次常压灌浆是用压浆泵将水泥浆经胶管（或用1根A30mm左右的钢管作灌浆管）灌入孔内，管端保持高于底150mm。
灌注压力一般为0.5～1.5MPa左右。
随着水泥浆的灌人，浆液从钻孔底部向上返回，钻孔孔口处有水徐徐溢出，待孔口出现纯水泥浆时一次常压灌浆结束。
灌浆时应逐步将浆管向外拔出直至孔口，但在拔管过程中应保证管口始终埋在浆液内。
压力不宜过大，以免吹散浆液。
待浆液回流到孔口时，用水泥袋纸等捣人孔内，再用粘土封堵孔口，并严密捣实。
二次高压注浆是在水泥浆终凝以前（一次注浆后约8～10小时之内）进行高压注浆，利用注浆管对锚固段分段注入浆液，注浆压力应满足设计要求，以便能冲开一次常压注浆所形成的具有一定强度的锚固体。
5.2.5制安腰梁
本工程腰梁拟采用混凝土腰梁，按设计图纸的技术要求进行加工和制作。
1、腰梁钢筋制安
在腰梁位置先将支护桩的护壁凿除，露出纵向主筋，按设计图纸对支护桩进行植筋并将腰梁钢筋安装完成，且与支护桩纵向钢筋焊接牢固。
腰梁钢筋安装要求平直，不发生扭曲现象。
2、混凝土浇筑
混凝土浇筑过程中，应做到以下两点要求：
尽量避免振动棒直接触动锚索的钢绞线；
确保锚索锚垫板周围混凝土密实、不漏浆。
当锚索端部的混凝土质量不好，出现蜂窝时，必须进行处理，必要时凿掉该部分混凝土，重新浇筑后，方可进行预应力张拉。
混凝土浇筑过程中，派出专人进行跟班，以便及时发现问题并作出处理。
3、清理锚垫板
在混凝土浇完48小时后，拆除侧模即进行张拉端的清理，清理时注意不要破坏混凝土。
发现张拉端出现蜂窝，应及时进行补强处理，以免影响预应力张拉时间。
5.2.6锚索张拉锁定
1、锚索张拉锁定应符合下列规定：
①张拉前应对张拉设备进行标定；张拉设备采用穿心式千斤顶和油泵，当张拉到设计荷载时，锁紧锚索，完成锚定工作。
②锚固体及台座混凝土强度均应大于设计强度的70％时，方可进行张拉；
③台座的承压面应平整，并与锚索的轴线方向垂直；张拉端端部承压垫板及固定端垫板用Q235钢板加工而成
④锚索的张拉顺序应考虑邻近锚索的相互影响；大千斤顶进行整排锚索的正式张拉时宜采用跳拉法或往复式拉法，以保证钢绞线与横梁受力均匀。
⑤锚索张拉锁定值需满足设计要求。
在饱和淤泥质地层中，张拉是在水泥浆强度达到设计要求以上后，用千斤顶对拉杆进行预应力张拉，并按锁定荷载锚定。
2、锚索锁定应符合下列规定：
①应采用符合技术要求的锚具；张拉端采用夹片式锚具，锚具出厂前应进行检验并提供质量保证书。
进场后应抽样进行外观检查，并按规定抽取夹片锚进行组装件试验，检验合格后方能使用。
②锚索锁定值应符合设计预加力的要求；
③锚索锁定后若经检测发现明显的预应力损失，应进行补偿张拉。
3、锚索张拉与锁定均应有详细、完整地记录。
4、锚索张拉试验、验收试验需符合规范要求。
5.2.7施工要点
1、钻孔要保证位置正确，要随时注意调整好锚孔位置（上下左右及角度），防止高参差不齐和相互交错。
2、钻进后要反复提插孔内钻杆，并用水冲洗直至出清水，再接下节钻杆；在钻杆钻至最后一节时，应比要求深度多10～20cm，以防堵塞管子。
3、钢绞线使用前要检查各项性能，检查有无油污、锈蚀、缺股断丝等情况；有不合格的应进行更换或处理。
断好的钢绞线长度要基本一致，偏差不得大于5cm。
端部要用铁丝绑扎牢，不得参差不齐或散架。
钢绞线束留量应从挡土、结构物连线算起，外留1.0～1.2m。
钢绞线与导向架要绑扎牢固，导架间距要均匀，一般为2m左右。
注浆管使用前，要检查有无破裂堵塞，接口处要处牢固，防止压力加大时开裂跑浆。
4、水作业钻机拔出钻杆后，外套在孔内不会坍孔，但亦不宜间隔时间过长，以防流砂涌人管内，造成堵塞。
5、注浆前用水引路、润湿，检查输浆管道；注浆后及时用水清洗搅浆、压浆设备灌浆管等。
注浆后自然养护不少于10天，待强度达到设计强度等级的70％（或15MPa）以上，始可行张拉工艺。
在灌浆体硬化之前，不能承受外力或由外力引起的锚索移动。
7、张拉前要校核千斤顶，检验锚具强度。
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